(57)【要約】  本発明は、熱回収蒸気発生器(3)の領域内で、蒸気を発生させるための熱エネルギーを供給され得る蒸気回路(2)を有する発電プラント(1)に関し、該蒸気回路(2)は、熱回収蒸気発生器(3)の領域内に、高圧部(11)と、中圧部(12)と、低圧部(13)とを含む。さらに、相変化物質(21)を有しかつ熱回収蒸気発生器(3)の領域内に置かれていない熱リザーバ(20)が含まれており、該熱リザーバ(20)に熱処理水を供給するために、高圧部(11)または中圧部(12)から外へ繋がる供給ライン(25)が含まれており、熱リザーバ(20)から熱処理水を吐出するために、中圧部(12)、低圧部(13)、または蒸気タービン(4)内へ繋がる吐出ライン(26)が含まれている。
2019527791.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
熱回収蒸気発生器(3)の領域内で、蒸気を発生させるための熱エネルギーを供給され得る蒸気回路(2)を有する発電プラント(1)であって、前記蒸気回路(2)は、前記熱回収蒸気発生器(3)の前記領域内に、高圧部(11)と、中圧部(12)と、低圧部(13)とを含み、さらに、相変化物質(21)を有し且つ前記熱回収蒸気発生器(3)の前記領域内に配置されていない熱リザーバ(20)が含まれており、熱処理水を前記熱リザーバ(20)へ供給するための、前記高圧部(11)または前記中圧部(12)から発する供給ライン(25)が含まれており、前記熱リザーバ(20)から熱処理水を吐出するための、吐出ライン(26)が含まれており、該吐出ラインは前記中圧部(12)、前記低圧部(13)、または蒸気タービン(4)内へ開いている、発電プラント(1)。
【請求項２】
前記熱リザーバ(20)は、その内部に前記相変化物質(21)が配置されている圧力槽として設計されている、
ことを特徴とする、請求項1に記載の発電プラント。
【請求項３】
前記熱リザーバ(20)はスパージャ(32)を有し、該スパージャを介して、前記供給ライン(25)からの前記熱処理水が前記熱リザーバ(20)内で分配され得る、
ことを特徴とする、請求項1または2に記載の発電プラント。
【請求項４】
前記熱リザーバ(20)は少なくとも1つの圧力測定デバイスおよび/または1つの温度測定デバイスを有する、
ことを特徴とする、請求項1から3のいずれか一項に記載の発電プラント。
【請求項５】
フラッシュタンク(30)が前記吐出ライン(26)内へ接続されており、前記フラッシュタンクは蒸気と液体水との分離を可能にする、
ことを特徴とする、請求項1から4のいずれか一項に記載の発電プラント。
【請求項６】
前記供給ライン(25)は、前記中圧部(12)のエコノマイザ(14)または蒸気ドラム(15)から発する、
ことを特徴とする、請求項1から5のいずれか一項に記載の発電プラント。
【請求項７】
前記供給ライン(25)は、エコノマイザ(14)または前記高圧部(11)の過熱器(17)から発する、
ことを特徴とする、請求項1から5のいずれか一項に記載の発電プラント。
【請求項８】
一方の側において、前記熱リザーバ(20)に流体接続されており、且つ他方の側において、液体水が案内される位置で前記中圧部(12)内へ開いている再循環ライン(24)も設けられている、
ことを特徴とする、請求項1から7のいずれか一項に記載の発電プラント。
【請求項９】
一方の側において、前記熱リザーバ(20)に流体接続されており、且つ他方の側において、蒸気ライン(31)がそこから前記低圧部(13)内へ通じている前記フラッシュタンク(30)内へ開いている再循環ライン(24)も設けられている、
ことを特徴とする、請求項1から7のいずれか一項に記載の発電プラント。
【請求項１０】
前記発電プラント(1)は、前記吐出ライン(26)内へ接続されており且つ同様に前記相変化物質(21)を有する蒸気過熱器(40)をさらに有する、
ことを特徴とする、請求項1から9のいずれか一項に記載の発電プラント。
【請求項１１】
請求項1から10のいずれか一項に記載の発電プラントを作動させる方法であって、以下の:
-  チャージ目的で、前記高圧部(11)または前記中圧部(12)からの熱処理水を、前記熱リザーバ(20)へ供給するステップと、
-  液体水を、前記再循環ライン(24)を介して前記中圧部(12)へ再循環させるステップと、
-  所定の圧力または所定の温度が前記熱リザーバ内で達成されると、前記熱処理水の供給を中断するステップと、
-  前記中断後、前記熱リザーバ内の貯蔵水を、前記吐出ライン(26)を介して前記中圧部(12)、前記低圧部(13)、または前記蒸気タービン(4)へ吐出するステップと、
を含む、方法。
【請求項１２】
前記貯蔵水の吐出は、二次周波数サポートの要求に従って実施され、前記貯蔵水は前記中圧部(12)へ、前記中圧部(12)の前記蒸気ドラム(15)と前記過熱器(16)との間に吐出される、請求項11に記載の、発電プラントを作動させる方法。
【請求項１３】
前記貯蔵水の吐出は、前記蒸気タービン(4)の始動時に実施され、前記貯蔵水は、前記発電プラントの前記中圧部(12)または前記低圧部(13)へ最初に案内されることなく、直接前記蒸気タービン(4)へ吐出される、請求項11に記載の、発電プラントを作動させる方法。
【請求項１４】
前記貯蔵水の吐出は、前記蒸気タービン(4)が、前記蒸気タービン(4)がいかなる動力も出力していない待機状態にある時に実施される、請求項11に記載の、発電プラントを作動させる方法。
【請求項１５】
前記貯蔵水の吐出は、前記蒸気タービン(4)が正常負荷下にある時に実施され、前記貯蔵水はさらなる出力増加のために前記中圧部(12)へ吐出される、請求項11に記載の、発電プラントを作動させる方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、熱回収蒸気発生器の領域内で、蒸気を発生させるための熱エネルギーを供給され得る蒸気回路を有する発電プラントに関し、前記タイプの発電プラントを作動させる方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
現在のエネルギー市場は、比較的迅速な起動時間および停止時間ばかりでなく、同時に広い電力範囲もまたカバーすることができるように、柔軟な作動を可能にする発電プラントを必要としている。詳細には、電気の供給量および需要量の大幅な変動が電力供給ネットワークに存在する可能性があるため、該供給ネットワークへ電力を迅速に出力することができるかまたは供給ネットワークから電力を迅速に取り出すそのような発電プラントは、非常に有利である。発電プラントはさらに、最大負荷作動および低部分負荷作動の両方において使用されるために、広い電力範囲をカバーするべきである。
【０００３】
この変動負荷作動の要求のせいで、発電プラントが待機時に作動させられるか、またはある時間だけネットワークから完全に除去されることが必要な場合もある。これらの状態から可能な限り最速の起動が実施される場合、詳細には厚肉部品については、蒸気回路の機能部品は、熱応力の結果としての熱による素材疲労を低く保つために、温かい状態に保たれなければならない。
【０００４】
先行技術は、発電プラントのプロセスにおいて熱エネルギーを貯蔵しかつ前記熱エネルギーを発電プラントのプロセスへ戻す様々な方法を開示している。例えば特許文献１は、例えば600℃超の動作温度を必要とする高温リザーバユニットを有する発電プラント装置を開示している。特許文献２は、ガスタービン発電プラントで使用するための、高温リザーバにより高温水または蒸気を発生させるシステムをさらに開示しており、該システムでは、貯蔵物質が該高温リザーバ内に置かれている。特許文献３は、改善された柔軟性を備えたガスタービン発電プラントを開示しており、出力を増加する目的で、作動中、槽からの高温水がガスタービンへ供給され得るように、熱リザーバおよび槽が設けられている。特許文献４が、貯蔵された熱エネルギーを使用するガスタービンの燃焼ガス用の予熱デバイスをさらに開示している。
【０００５】
例えばガス蒸気複合発電プラントによる最大負荷の実現において、ガスタービンをオーバファイアリングする(overfire)こと、圧縮機案内羽根を大きい度合いに開くこと、または吸気チャネル内への水噴射(いわゆる湿り圧縮)を実施することもしくはガスタービンの燃焼室内への蒸気噴射(いわゆる出力増大)が、これまで従来続けられてきた。比較的高い外部温度が優勢である場合、また、出力の増加は、蒸発冷却器または冷凍機(いわゆる冷却装置)を使用して冷却されている、ガスタービン用の吸気のおかげで達成され得る。同様に、熱回収蒸気発生器(HRSG: heat recovery steam generator)は、さらなる熱エネルギーを蒸気回路内へ導入するために、付加的な点火手段を備え付けられていてもよい。
【０００６】
純粋な蒸気発電プラントの場合、蒸気発生については、最大負荷の最大5%の出力予備(power reserve)を維持することが、さらに従来から続けられてきている。最大負荷が要求された場合、対応する出力の増加がもたらされ得る。
【０００７】
火力発電プラントが停止されている場合、例えば蒸気発電プラントについては、補助蒸気発生器または隣接したプラントからの補助蒸気が蒸気回路内の機能部品を温かく保つのに使用されることが多い。しかし、補助蒸気圧は比較的低く、その結果として、温かさを維持するための温度は上方に大幅に制限される。
【０００８】
さらに、熱回収蒸気発生器は、一般に、必要なエネルギー量を供給するために、比較的高価な天然ガスまたは電気エネルギーを必要とし、その理由により、本方法は経済的な欠点を有する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００９】
【特許文献１】国際公開第2014/026784号パンフレット
【特許文献２】独国特許出願公開第102012108733号明細書
【特許文献３】欧州特許出願公開第2759680号明細書
【特許文献４】米国特許出願公開第2014/0165572号明細書
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
これらの欠点のせいで、発電プラントの柔軟化を確実にするばかりでなく、また、発電プラントが待機モードにあるかまたは停止されている間に熱機能部品(thermal functional component)が適切に温かく保たれることを可能にする、より包括的な技術的発電プラント解決策を提案する必要がある。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明が基づくこれらの目的は、請求項1による発電プラントにより、且つ前述されており、請求項11により後述されている、前記のタイプの発電プラントを作動させる方法により、達成される。
【００１２】
詳細には、本発明が基づく目的は、熱回収蒸気発生器の領域内で、蒸気を発生させるための熱エネルギーを供給され得る蒸気回路を有する発電プラントにより達成され、該蒸気回路は、熱回収蒸気発生器の領域内に、高圧部と、中圧部と、低圧部とを含み、さらに、相変化物質(PCM: phase change material)を有する熱リザーバが含まれており、該熱リザーバは熱回収蒸気発生器の領域内に配置されておらず、熱リザーバに熱処理水を供給するために、高圧部または中圧部から発する供給ラインが含まれており、熱リザーバから熱処理水を吐出するために吐出ラインが含まれており、該吐出ラインは中圧部、低圧部、または蒸気タービン内へ開いている。
【００１３】
さらに、本発明が基づく目的は、前述されておりかつ後述されている前記タイプの発電プラントを作動させる方法により達成され、以下の
-  チャージ目的で、高圧部または中圧部からの熱処理水を熱リザーバへ供給するステップと、
-  液体水を再循環ラインにより中圧部へ再循環させるステップと、
-  熱リザーバ内で所定の圧力または所定の温度が達成されると、熱処理水の供給を中断するステップと、
-  該中断後、熱リザーバ内の貯蔵水を吐出ラインにより中圧部、低圧部、または蒸気タービンへ吐出するステップと、
を含む。
【００１４】
本発明によれば、発電プラント内に組み込まれる熱エネルギーリザーバの概念が提案されている。該熱リザーバは、熱エネルギーの効率的な貯蔵のために、熱エネルギーの、貯蔵場所への導入および貯蔵場所からの解放中に体積の比較的小さい変化のみを実施する担持媒体(carrier medium)を有する。これらの物質、相変化物質(PCM)、は熱リザーバ内に組み込まれ、比較的小空間内での比較的大量の熱エネルギーの貯蔵を可能にする。高圧部または中圧部からの蒸気により、熱リザーバ内の相変化物質への供給が実現され、それにより、熱リザーバ内に置かれている相変化物質が熱的にチャージされる(thermally charged)と共に、熱リザーバ自体が例えば蒸気で満たされ得る。
【００１５】
ここで、熱的にチャージされた相変化物質は、相変化物質中の温度によって誘発された相変化が完全に完了されていない限り、実質的に一定の温度レベルを確実にする。相変化物質の該温度特性は当業者に周知である。
【００１６】
相変化物質は、例えばカプセル化された形で、例えば球形で、卵形状で、小球様形状で、短いロッドもしくは長いロッドの形状でなど、熱リザーバ内に存在していてもよく、高圧部または中圧部からの蒸気により取り囲まれているかもしくは周囲を流動されている。したがって、蒸気とカプセル化されている可能性がある相変化物質との間に直接接触が起こることが可能である。
【００１７】
この時点で、蒸気回路内の優勢な温度または圧力レベルのせいで、蒸気回路の高圧部、中圧部、および低圧部が互いに異なる可能性があることが指摘される。低圧部、中圧部、および高圧部は全て、専用圧力ボイラ、専用エコノマイザ、専用熱交換器、および専用の過熱器または中間過熱器を有していてもよい。表現「高圧部」、「中圧部」、および「低圧部」は一般的な技術表現であり、発電プラント工学において長く用いられてきた。詳細には、これらの表現は言い換え可能に用いられ得ないことが指摘される。
【００１８】
熱エネルギーの貯蔵のおかげで、詳細には熱処理蒸気または熱処理可能な蒸気と併用して、したがって、発電プラントの負荷変化(load alteration)が補助されることが可能である。詳細には、最大負荷作動において、高エネルギー含量を有する蒸気が熱リザーバから取り出されるかまたはその中で処理され、電流を発生させるために蒸気タービンへ供給されることが可能である。蒸気の添加のおかげで、蒸気タービン内で変換され得る比較的大量の熱エネルギーがエネルギー生成のために使用可能である。
【００１９】
蒸気回路の機能部品を温かく保とうとし、しかし熱回収蒸気発生器が一定の間隔で点火されないかまたは全く点火されない場合、同様に例えば、蒸気が熱リザーバから取り出されるかまたはその中で処理されることが可能である。換言すれば、発電プラントは、例えば待機モードにあるかまたは停止されている可能性があり、熱リザーバからの熱エネルギーは、それにも関わらず、蒸気回路の熱機能部品を温かく保つために使用可能である。
【００２０】
相変化物質の使用により可能にされる、熱リザーバ内の貯蔵可能な高熱エネルギー密度のおかげで、エネルギー的側面から特に有利な方法で温かさが維持され得る。したがって、電動または燃料作動式の補助蒸気発生器がもはや必要ない。相変化物質は、チャージされた後、比較的長時間に亘って実質的に一定の温度レベルをもたらし得るので、また、相変化物質と熱的に相互作用する、熱リザーバ内の蒸気が、実質的に均一の温度レベルに保たれることが可能である。このことは、熱リザーバから蒸気回路の熱機能部品への、熱調整水の比較的長い供給を確実にする。
【００２１】
本発明による発電プラントの第1の実施形態では、熱リザーバが、その内部に相変化物質が配置される圧力槽として設計されて設けられている。ここで、相変化物質は、熱リザーバのチャージ中にそれが熱処理水または蒸気と直接接触しているように、個々の片で存在していてもよい。あるいはまた、相変化物質と水または蒸気との間の熱の伝達が熱リザーバの側壁を介して起こるように、相変化物質は例えば圧力槽の周囲に配置されることが可能である。相変化物質は熱リザーバの熱容量の増大およびしたがって比較的より小さい構造を実現するのに役立つ。
【００２２】
相変化物質は、熱リザーバ内の所望のまたは優勢な温度に自明に適切に適合されている。換言すれば、相変化物質の相変化の温度範囲は、熱リザーバ内で必要なまたは所望の貯蔵温度に近いか、または該温度である。これはまた、本発明による発電プラントの全実施形態に自明に適用される。
【００２３】
本発明のさらなる実施形態では、熱リザーバが、供給ラインからの熱処理水がそれにより熱リザーバ内で分配され得るスパージャを有して設備されている。スパージャは、この場合、実質的に、熱処理水が熱リザーバ内でそれにより分配され得る多数の小開口部を有するライン組立体である。該スパージャは、熱リザーバ内への熱処理水の導入中、熱リザーバの全領域への最も均一で可能な熱エネルギーの付与を確実にし、それにより、詳細には、貯蔵場所内への導入速度が高められ得る。
【００２４】
本発明のさらなる実施形態では、熱リザーバが少なくとも1つの圧力測定デバイスおよび/または1つの温度測定デバイスを有して設けられている。したがって、熱リザーバのチャージおよび吐出は温度依存の且つ/または圧力依存の方法で実施され得る。この目的のために、発電プラントはまた、供給ラインおよび吐出ライン内に例えば制御弁をさらに含むことができ、それにより、必要な流量および圧力を調節することが可能になる。より包括的な適切な制御の助けで、したがって、熱リザーバが圧力依存の且つ/または温度依存の方法でチャージされ、吐出させられることが可能である。そのような制御は発電プラントのプロセス制御に組み込まれていてもよい。
【００２５】
本発明のさらなる実施形態では、フラッシュタンクが吐出ライン内へ接続されて設けられており、該フラッシュタンクは蒸気と液体水との分離を可能にする。フラッシュタンクにより、したがって例えば、吐出水の蒸気の少量が分離され、さらなる使用のために蒸気回路へ再度供給される可能性があることが可能である。詳細には、そのような蒸気の少量が、さらなる用途に使用可能であるように、蒸気回路の低圧部内へ導入され得る。
【００２６】
本発明のさらなる実施形態では、供給ラインが中圧部のエコノマイザまたは蒸気ドラムから発して設けられている。したがって、熱リザーバは、比較的適切に熱処理された水を供給されることが可能であり、それにより、熱リザーバのチャージは比較的低コストで実施され得る。
【００２７】
これの代替案として、また、供給ラインが高圧部のエコノマイザまたは過熱器から発することが考えられる。高圧部はかなり高圧力または高温で水を供給するので、本実施形態は前述のものに比べて経済的に有利でないが、熱リザーバがより高い圧力レベルまたはより高い温度レベルまでチャージされることを可能にする。同様に、熱リザーバ内に貯蔵される可能性がある熱調整水は、長時間に亘って、依然として利用可能な形で使用可能に保たれ得る。
【００２８】
一方の側において熱リザーバに流体接続されておりかつ他方の側において液体水が案内される位置で中圧部内へ開いている再循環ラインが設けられることがさらに考えられる。この位置は蒸気ドラムまたは給水ラインであることが好ましい。再循環ラインにより、したがって、熱強化水が熱リザーバから吐出され、蒸気回路内へ再度導入されることが可能である。詳細には、蒸気補正が実施される、熱リザーバの最初のチャージ中、凝縮された少量が、詳細には液体水が同様に案内される位置で、再び蒸気回路内へ再循環されることが望ましい。これは、詳細には中圧部内で、蒸気ドラムまたは給水ラインの領域内で可能である。
【００２９】
本発明の代替的実施形態では、また、一方の側において熱リザーバに流体接続されておりかつ他方の側において蒸気ラインがそれから低圧部内へ繋がるフラッシュタンク内へ開くように設けられた再循環ラインが設けられていてもよい。さらに、また例えば、さらなる液体ラインが、液体水が案内される位置で低圧部内へ開いていることが可能である。フラッシュタンク内での蒸気の少量と液体少量との分離のおかげで、したがって、低圧部が熱調整水の蒸気少量および液体少量を供給されることが可能である。フラッシュタンク内で蒸気相が液体相から分離され得るため、したがって、フラッシュタンクの使用は再循環ライン内での熱調整水のいかなる相特有の再循環も必要としない。結果として、例えば、湿り蒸気が熱リザーバから再循環ラインにより低圧部へ再循環されることが可能である。
【００３０】
本発明のさらなる実施形態では、発電プラントが、熱リザーバの下流で吐出ライン内へ接続されておりかつ相変化物質を同様に有する蒸気過熱器をさらに有して設けられている。ここで、例えばまた、蒸気過熱器は、熱リザーバのように、蒸気リザーバと組み込まれた相変化物質との組合せとして設計されていてもよい。例示的実施形態が、例えば、標準的容器内に組み込まれており且つ供給ラインおよび吐出ライン用の適切な接続点を有するリザーバボックス(reservoir box)の形状を有する。熱リザーバから外への熱処理蒸気の供給は、この場合、様々な方法で実現され得る。作動要件に応じて、例えば供給が、例えば発生した飽和蒸気が、過熱器の上流にある中圧部の蒸気ライン内へ導入されるように、または蒸気過熱器からの過熱蒸気が、中間過熱器の加熱面間にある中間過熱器のライン内へ供給されるように構成されることが可能である。他の供給可能性が要件に応じて考えられる。蒸気過熱器の使用は発電プラントの柔軟性をさらに高め、また、過熱蒸気が蒸気回路内で安価に利用されることを可能にする。
【００３１】
発電プラントを作動させる、本発明による方法の第1の実施形態では、貯蔵水の吐出が二次周波数サポート(secondary frequency support)の要求に従って実施されるように、かつ貯蔵水が中圧部へ、中圧部の蒸気ドラムと過熱器との間に吐出されるように設けられている。熱リザーバからの、吐出された熱処理水は、その結果として、蒸気タービンの発電動作を増強するために、適切に高い温度レベルの蒸気が供給され得る程までに、中圧部の過熱器内で再度熱調整される。部分的に、過熱プロセスからの熱エネルギーが出力増加に利用されるが、相当量の熱エネルギーが、それにも関わらず、出力増加のために熱リザーバから吐出される。
【００３２】
本発明のさらなる実施形態では、蒸気タービンの始動時、貯蔵水の吐出が実施されるように、かつ該貯蔵水が発電プラントの中圧部または低圧部へ最初に案内されることなく、蒸気タービンへ直接吐出されるように設けられている。したがって、ここで、例えば吐出ライン内に接続されており且つ熱エネルギーを吐出水へ再度放出するさらなる第2の熱リザーバまたは蒸気過熱器を設けることにより、吐出水が再度熱処理されることが好ましい。また、そのような第2の熱リザーバは、例えば相変化物質を備えた熱リザーバとして設計されていてもよい。
【００３３】
本発明による方法のさらなる実施形態では、蒸気タービンが、蒸気タービンがいかなる動力も出力していない待機状態にある場合に、貯蔵水の吐出が実施されるように設けられていてもよい。吐出水は、第2の熱リザーバにより再度熱処理され、中間過熱のために供給されることが好ましい。ここで蒸気タービンは、例えば待機状態にあるか、またはネットワークから完全に除去されている可能性もある。熱リザーバ内に貯蔵された水の吐出により、したがって、蒸気回路の熱機能部品が温かく保たれることが可能であり、例えばまた、最小圧力が供給されることが可能である。このことは、蒸気回路の迅速な作動上の即用性を促進するばかりでなく、また熱物質の疲労を低減する。
【００３４】
本発明による方法のさらなる実施形態では、蒸気タービンが正常負荷下にある場合に貯蔵水の吐出が実施されるように、かつ貯蔵水がさらなる出力増加のために中圧部へ吐出されるように設備されている。したがって、吐出水は最大負荷をカバーするのに役立つ。
【００３５】
本発明は、複数の図に基づき、以下により詳細に記載される。ここで、図に同一の参照記号表示で示されている技術的特徴は同一の作動モードを示すことが指摘される。
【００３６】
図は単に概略的であるに過ぎず、詳細には実行可能性に関していかなる制限も生じさせないと理解されるべきであることがさらに指摘される。
【００３７】
また、以下に記載されている技術的特徴は、結果として生じる解決策が、本発明が基づく目的を達成し得る限り、互いの任意の所望の組合せで、かつ前述されている本発明の実施形態との任意の所望の組合せで、特許請求されてもよいことが指摘される。
【図面の簡単な説明】
【００３８】
【図１】本発明による発電プラント1の第1の実施形態の概略的である。
【図２】本発明による発電プラント1の第2の実施形態の概略的である。
【図３】本発明による発電プラント1のさらなる第3の実施形態の概略的である。
【図４】発電プラントを作動させる、本発明による方法の実施形態の流れ図である。
【発明を実施するための形態】
【００３９】
図1は、本発明による発電プラント1の実施形態の概略図を示し、該実施形態では、蒸気回路2内の水がその熱エネルギーを蒸気タービン4により回転機械エネルギーに後で変換するために、熱回収蒸気発生器3により熱処理される。該熱回収蒸気発生器3は、詳細には、ガスタービン8の排ガスにより熱エネルギーを供給され、流動の観点からガスタービンに比較的近接して配置されている、蒸気回路2のそれらの領域は比較的高温である。熱回収蒸気発生器3の内部で、個々の熱交換器3が異なる領域に割り当てられていてもよい。最高温度および最高圧力を有する領域は高圧部11であり、次の最高圧力および最高温度を有する部分は中圧部12であり、第3の部分、低圧部13は最低圧力および最低温度を有する。高圧部11および中圧部12および低圧部13はいずれも、エコノマイザと、蒸気ドラムを備えた熱交換器と、中間過熱器または過熱器と、を有していてもよい。個々の圧力部11、12、13は、圧力および温度のレベルに対応して、複部構成蒸気タービン4の個々のタービンに接続されている。したがって、高圧部11は高圧蒸気タービン5に接続されており、中圧部12は中圧蒸気タービン6に接続されており、低圧部13は低圧蒸気タービン7に接続されている。個々の蒸気タービン5、6、7は各々、シャフトにより互いに接続されており、ガスタービン8は、例えば、前記シャフトにより、クラッチ9経由で蒸気タービン4に接続されていてもよい。同様に、回転運動が実施されると電力が使用可能にされ得るように、発電機10がシャフトに機械的に接続されている。
【００４０】
さらに、熱リザーバ20内に組み込まれている相変化物質21を有する熱リザーバ20が含まれる。詳細には、相変化物質21はカプセル化されている個々の片の形であり、それらは例えば熱リザーバ20内の充填物として存在する。中に置かれている相変化物質21と一緒の熱リザーバ20の熱的チャージのために、例えば蒸気の形の最初に熱処理された水が、中圧部12のエコノマイザ14から取り出され、熱リザーバ20へ供給されることが可能である。この目的のために、熱リザーバ20は供給ライン25により中圧部12のエコノマイザ14に接続されており、中圧部12から取り出される熱処理水の流量は、供給ライン弁28により調節され得る。熱リザーバ20内でのチャージプロセス中、蒸気の凝縮が普通に起こり、それは、熱リザーバ20の基部上に例えば液体水として凝結する。それにも関わらず依然として高い熱容量を有し得る凝縮水は、再循環ライン24により熱リザーバ20から再び中圧部12の蒸気ドラム15内へ再循環され得る。そこで、該再循環水は、熱回収蒸気発生器3内での熱処理のために再度供給され得る。蒸気回路2からの水の損失は、その結果として回避され得る。
【００４１】
熱リザーバ20が略完全にチャージされた場合、すなわち熱リザーバ20の容積が蒸気でおおよそ満たされた場合、相変化物質21は同様に完全にチャージされた形で存在し、該蒸気は、例えば発電プラント1の作動中の出力増加のために、熱リザーバ20から再度取り出され得る。ここで、蒸気は、例えば吐出ライン26により、中圧部12へ、中圧部12の蒸気ドラム15と過熱器16との間の領域内に供給される。供給される蒸気の量は吐出ライン26内の吐出ライン弁27により調節され得る。
【００４２】
例えば最大負荷作動については、電気エネルギーの出力増加が必要とされた場合、中圧部12へ追加供給される蒸気量は、蒸気タービン4の出力動作の増強を可能にすることができ、それにより、増大した電力量が発電機10により出力され得る。
【００４３】
図2は、本発明による発電プラント1のさらなる実施形態の概略図を示す。ここで、発電プラント1の蒸気回路2の基本構造は図1による実施形態と同一である。熱リザーバ20の接続のみが、供給ラインが中圧部12に接続されておらず高圧部11に接続されていることにおいて、異なる。ここで、該接続は、高圧部11の過熱器17のすぐ上流に存在する。結果として、熱リザーバ20は、かなりの高温レベルおよびかなりの高圧レベルで、蒸気をチャージされ得る。このことは、吐出ライン26による中圧部12内への吐出中、蒸気タービン4の出力増加のために、比較的大量のエネルギーが吐出され得るように、熱リザーバ20内のより大きなエネルギー含量をもたらす。
【００４４】
図3は、蒸気回路2の基本構造が先行実施形態と実質的に同一である、本発明による発電プラント1のさらなる実施形態を示す。一方、熱リザーバ20は、高圧部11から供給ライン25により供給される蒸気が介して比較的均一に分配され得るスパージャ32が配置されている蒸気圧リザーバ(steam pressure reservoir)として設計されている。熱リザーバ20のチャージに必要な蒸気は、この場合、高圧部11の過熱器17から取り出される。
【００４５】
高圧蒸気が蒸気回路2から取り出され、熱リザーバ20内へ案内された後、蒸気のいくらか少量の凝縮が通常は発生し、これは再循環ライン24により低圧部13へ案内され得る。低圧部13への供給前の蒸気少量および液体少量の分離のために、発電プラント1はまた、同様に戻りライン24内へ接続されているフラッシュタンク30を有する。蒸気ライン31がフラッシュタンク30から離れて通じており、該蒸気ラインは、低圧部13の蒸気ドラムに接続されている。同時に、フラッシュタンク30内の凝縮液は、同様に、低圧部13の蒸気ドラムへ、但し水の液体相が蓄積した領域内に供給され得る。
【００４６】
熱リザーバのさらなる熱的チャージのために、また、中圧部12のエコノマイザからの熱処理水を吐出することができる給水ライン33が設けられている。ここに案内される水量は給水ライン33内の給水ライン弁34により調節される。
【００４７】
熱エネルギーが熱リザーバ20から取り出される場合、熱リザーバ20内に蓄積された蒸気が、参照記号表示以上に詳細に示されていないフラッシュ弁を介して、例えばリザーバボックスとして設計されている蒸気過熱器40へ供給される。前記蒸気過熱器40から出現する蒸気は、蒸気タービン4の中圧蒸気タービン6へ後に案内される。蒸気過熱器40から取り出された蒸気へさらなる熱エネルギーを供給するために、蒸気回路は、蒸気過熱器40から吐出された蒸気と高圧部11の過熱器17からの蒸気とを混合する迂回ライン35を有する。蒸気過熱器40は、同様に、相変化物質を備えた熱リザーバとして設計されていることが好ましく、前記蒸気過熱器40の熱的チャージは、熱リザーバ20のチャージと実質的に同様に起こる。必要なライン部分または方法ステップは本願においてこれ以上詳細に記載されないが、当業者には明白である。
【００４８】
図4は、前述されている発電プラントを作動させる、本発明による本方法の実施形態を示し、以下の:
-  チャージ目的で、高圧部(11)または中圧部(12)からの熱処理水を熱リザーバ(20)へ供給するステップ(第1の方法ステップ101)と、
-  液体水を再循環ライン(24)により中圧部(12)へ再循環させるステップ(第2の方法ステップ102)と、
-  所定の圧力または所定の温度が熱リザーバ(20)内で達成されると、熱処理水の供給を中断するステップ(第3の方法ステップ103)と、
-  該中断後、熱リザーバ内の貯蔵水を吐出ライン(26)により中圧部(12)、低圧部(13)、または蒸気タービン(4)へ吐出するステップ(第4の方法ステップ104)と、
を含む。
【００４９】
さらなる実施形態が下位クレームから出現するであろう。
【符号の説明】
【００５０】
1  発電プラント
2  蒸気回路
3  熱回収蒸気発生器
4  (複部構成)蒸気タービン
5  高圧蒸気タービン
6  中圧蒸気タービン
7  低圧蒸気タービン
8  ガスタービン
9  クラッチ
10  発電機
11  高圧部
12  中圧部
13  低圧部
14  エコノマイザ
15  蒸気ドラム
16、17  過熱器
20  熱リザーバ
21  相変化物質
24  再循環ライン、戻りライン
25  供給ライン
26  吐出ライン
27  吐出ライン弁
28  供給ライン弁
30  フラッシュタンク
31  蒸気ライン
32  スパージャ
33  給水ライン
34  給水ライン弁
35  迂回ライン
40  蒸気過熱器
【図１】
2019527791.tif 000003
【図２】
2019527791.tif 000004
【図３】
2019527791.tif 000005
【図４】
2019527791.tif 000006
【手続補正書】
【提出日】平成31年4月10日(2019.4.10)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
熱回収蒸気発生器（３）の領域内で、蒸気を発生させるための熱エネルギーを供給され得る蒸気回路（２）を有する発電プラント（１）であって、前記蒸気回路（２）は、前記熱回収蒸気発生器（３）の前記領域内に、高圧部（１１）と、中圧部（１２）と、低圧部（１３）とを含み、さらに、相変化物質（２１）を有し且つ前記熱回収蒸気発生器（３）の前記領域内に配置されていない熱リザーバ（２０）が含まれており、熱処理水を前記熱リザーバ（２０）へ供給するための、前記高圧部（１１）または前記中圧部（１２）から発する供給ライン（２５）が含まれており、前記熱リザーバ（２０）から熱処理水を吐出するための、吐出ライン（２６）が含まれており、該吐出ラインは前記中圧部（１２）、前記低圧部（１３）、または蒸気タービン（４）内へ開いている、発電プラント（１）。
【請求項２】
前記熱リザーバ（２０）は、その内部に前記相変化物質（２１）が配置されている圧力槽として設計されている、
ことを特徴とする、請求項１に記載の発電プラント。
【請求項３】
前記熱リザーバ（２０）はスパージャ（３２）を有し、該スパージャを介して、前記供給ライン（２５）からの前記熱処理水が前記熱リザーバ（２０）内で分配され得る、
ことを特徴とする、請求項１または２に記載の発電プラント。
【請求項４】
前記熱リザーバ（２０）は少なくとも１つの圧力測定デバイスおよび／または１つの温度測定デバイスを有する、
ことを特徴とする、請求項１から３のいずれか一項に記載の発電プラント。
【請求項５】
フラッシュタンク（３０）が前記吐出ライン（２６）内へ接続されており、前記フラッシュタンクは蒸気と液体水との分離を可能にする、
ことを特徴とする、請求項１から４のいずれか一項に記載の発電プラント。
【請求項６】
前記供給ライン（２５）は、前記中圧部（１２）のエコノマイザ（１４）または蒸気ドラム（１５）から発する、
ことを特徴とする、請求項１から５のいずれか一項に記載の発電プラント。
【請求項７】
前記供給ライン（２５）は、エコノマイザ（１４）または前記高圧部（１１）の過熱器（１７）から発する、
ことを特徴とする、請求項１から５のいずれか一項に記載の発電プラント。
【請求項８】
一方の側において、前記熱リザーバ（２０）に流体接続されており、且つ他方の側において、液体水が案内される位置で前記中圧部（１２）内へ開いている再循環ライン（２４）も設けられている、
ことを特徴とする、請求項１から７のいずれか一項に記載の発電プラント。
【請求項９】
一方の側において、前記熱リザーバ（２０）に流体接続されており、且つ他方の側において、蒸気ライン（３１）がそこから前記低圧部（１３）内へ通じている前記フラッシュタンク（３０）内へ開いている再循環ライン（２４）も設けられている、
ことを特徴とする、請求項５、請求項５に従属した請求項６、および請求項５に従属した請求項７のいずれか一項に記載の発電プラント。
【請求項１０】
前記発電プラント（１）は、前記吐出ライン（２６）内へ接続されており且つ同様に前記相変化物質（２１）を有する蒸気過熱器（４０）をさらに有する、
ことを特徴とする、請求項１から９のいずれか一項に記載の発電プラント。
【請求項１１】
請求項１から１０のいずれか一項に記載の発電プラントを作動させる方法であって、以下の：
−  チャージ目的で、前記高圧部（１１）または前記中圧部（１２）からの熱処理水を、前記熱リザーバ（２０）へ供給するステップと、
−  液体水を、再循環ライン（２４）を介して前記中圧部（１２）へ再循環させるステップと、
−  所定の圧力または所定の温度が前記熱リザーバ内で達成されると、前記熱処理水の供給を中断するステップと、
−  前記中断後、前記熱リザーバ内の貯蔵水を、前記吐出ライン（２６）を介して前記中圧部（１２）、前記低圧部（１３）、または前記蒸気タービン（４）へ吐出するステップと、
を含む、方法。
【請求項１２】
前記貯蔵水の吐出は、二次周波数サポートの要求に従って実施され、前記貯蔵水は前記中圧部（１２）へ、前記中圧部（１２）の蒸気ドラム（１５）と過熱器（１６）との間に吐出される、請求項１１に記載の、発電プラントを作動させる方法。
【請求項１３】
前記貯蔵水の吐出は、前記蒸気タービン（４）の始動時に実施され、前記貯蔵水は、前記発電プラントの前記中圧部（１２）または前記低圧部（１３）へ最初に案内されることなく、直接前記蒸気タービン（４）へ吐出される、請求項１１に記載の、発電プラントを作動させる方法。
【請求項１４】
前記貯蔵水の吐出は、前記蒸気タービン（４）が、前記蒸気タービン（４）がいかなる動力も出力していない待機状態にある時に実施される、請求項１１に記載の、発電プラントを作動させる方法。
【請求項１５】
前記貯蔵水の吐出は、前記蒸気タービン（４）が正常負荷下にある時に実施され、前記貯蔵水はさらなる出力増加のために前記中圧部（１２）へ吐出される、請求項１１に記載の、発電プラントを作動させる方法。
【国際調査報告】
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2019527791.tif 000008
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